单边切口梁法测量建筑陶瓷砖的断裂韧性

建筑陶瓷砖是具有装饰性釉面的非均质材料,同时还具有背纹。研究了单边切口梁法制样条件如直通切口的宽度、深度、方向,以及建陶砖釉面和背纹等因素对断裂韧性测量的影响。结果表明当切口宽度<0.25 mm,切口钝化效应不明显;而切口宽度>0.4 mm断裂韧性测量值明显偏大。从釉面、坯体和侧面3个方向引入切口,可减少釉面和背纹的干扰,综合评价建陶砖的韧性。切深比a/W为0.3~0.6,对高吸水率的陶质砖和低吸水率的瓷质砖都可获得较为稳定的断裂韧性值。

单边切口梁法测试针刺C/C复合材料断裂韧性

采用不同切口深度和跨距的单边切口梁(SENB)法研究了针刺C/C复合材料断裂韧性,利用ABAQUS软件模拟计算材料预置裂纹尖端形成的应力大小,并观察了断口形貌。实验与模拟结果表明,SENB法测试针刺C/C复合材料断裂韧性,选取切口深度1.00 mm、跨距16 mm时,试验稳定性较好,该条件下材料断裂韧性为5.363 MPa·m1/2,离散系数仅为4.2%;受力时,裂纹源于试样预置裂纹的附近区域的孔隙、裂纹等缺陷;纤维的脱粘、桥接、断裂作用增加了扩展路径,吸收了断裂能。

层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为仿真研究

为研究层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为的影响因素和规律以及裂纹扩展规律和形成机理,从细观尺度建立了单边切口梁法(SENB)有限元模型,使用软件ABAQUS进行了仿真模拟。仿真计算的断裂韧性为10.01 MPa·m^(1/2),结果与试验数据基本一致,验证了有限元模型的有效性;裂纹扩展过程中多次沿界面偏折,裂纹呈阶梯状特征。在荷载-位移曲线上表现为曲线升降的变化,呈现出明显的阶梯断裂模式。断裂韧性随层厚比的增加,表现出先增大后减小的趋向,最佳层厚比约为1。断裂韧性随界面层厚度的增加呈现先上升再下降的趋势,最佳界面层厚度是200 nm。

基于SENB和IM法的特种陶瓷断裂韧性试验研究

以氮化硅(Si_(3)N_(4))、碳化硅(SiC)、碳化硼(B_(4)C)为研究对象,通过单边切口梁法获得陶瓷缺口尺寸和断裂韧性关系模型,并开展基于模型结果验证压痕法适用性的试验研究。结果表明:单边切口梁法测得的断裂韧性与切口尖端曲率直径存在拟合相关性R>0.95的指数函数关系,在切口尖端直径约20μm时出现拐点,激光熔融切口获得的断裂韧性与基于指数函数计算裂纹条件下的断裂韧性相当。压痕法在满足表面压痕裂纹形貌的前提下,大载荷产生的裂纹受显微组织影响扩展进程不一致及多裂纹交汇形成台阶等,使裂纹内部呈不规则的半月型,计算结果与基准值差异较大。经基准值验证,氮化硅推荐压痕法载荷为49 N,碳化硅为29.4 N,计算公式为Evans,碳化硼推荐载荷为9.8 N,计算公式为ISO,获得的断裂韧性均在基准值±10%误差内。

MoSi_2复合材料断裂韧性的测量及评价

对压痕法和单边切口梁法所测MoSi2 基复合材料的断裂韧性作了研究和分析 ,提出了压痕法测量MoSi2 基复合材料断裂韧性的计算修正式。结果表明 :单边切口梁法的测量结果随试样切口宽度的增加而增大 ,压痕法测量的结果随计算式和试验载荷的不同而异。

MoSi_2复合材料断裂韧性的测量及评价

对压痕法和单边切口梁法测量MoSi_2基复合材料的断裂韧性进行了研究和分析,提出了压痕法测量MoSi_2基复合材料断裂韧性的计算修正式K_(1C)=0.0336(l/a)^(1/2)(EΦ/H)^(2/5) Ha^(1/2)/Φ.结果表明;单边切口梁法的测量结果随试样切口宽度的增加而增大,压痕法测量的结果随计算式和试验载荷的不同而不同.使用上述修正式将缩小压痕法与SENB法的测量偏差.

切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性的影响

为了研究预切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性指标的影响,对25组5种聚丙烯纤维掺量和5种切缝深度的自密实轻骨料混凝土小梁进行弯曲试验,缝深分别为10 mm、20 mm、30 mm、40 mm、50 mm。弯曲韧性试验及评价方法参照我国《纤维混凝土试验方法标准》(CECS 13-2009)中建议的切口梁法。结果表明,随着纤维掺量的增加,弯曲韧性有显著的提高,切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性指标的影响呈现一定的规律性,缝深每增加截面高度的10%,弯曲韧性指标feq1、feq2相应的增加10%左右。

结构陶瓷断裂韧性的测试技术及其研究进展

本文简要介绍了近年我国结构陶瓷材料常采用的几种断裂韧性测试技术的基本原理、优缺点及研究现状。

K_(1c)测试试件的尺寸要求和理论依据

本文证明了在裂纹小于某一个跟材料性能有关的值时,K_(lc)=σ_fa^(1/2)·y 为常量这个断裂力学的基本假设不成立。传统的 K_(lc)试件尺寸要求的理论依据是不正确的。在此基础上,通过求出断裂强度的上限而导出了 K_(lc) 公式的有效范围和尺寸要求的表达式。从理论上澄清了以下三个问题:1.为什么 K_(lc)的测试须有尺寸要求?2.怎么要求不同材料的试样尺寸?3.不满足要求时 K_(lc)如何变化?

三种测试陶瓷材料断裂韧性的国际标准方法比较

分析了近些年国际标准（ISO）、美国标准（ASTM）以及国内标准（GB）中陶瓷材料普遍采用的三种断裂韧性标准测试方法——单边预裂纹粱法（SEPB）、表面裂纹弯曲法（SCF）和山形切口梁法（CNB）的基本原理以及优缺点，并以SiC和Si3N4材料为例，比较了三种标准方法所测断裂韧性值的差别。结果表明：1）三种标准测试方法所测断裂韧性值具有很好的一致性和可靠性，其最大误差不超过6．52％；2）山形切口法较其他两种方法的测试准确性更高，其测试值与三种方法所测均值误差不超过1．53％。本文工作，为合理选择标准方法测试陶瓷材料断裂韧性提供一定的理论基础。

氧化铝基陶瓷材料断裂韧性的测量与评价

用压痕法和单边切口梁法测量了氧化铝基陶瓷材料的断裂韧性,对这两种方法所测得的结果进行了分析对比,确定了最适用的压痕法计算公式。研究发现,原料粉末的起始粒度对用压痕法计算材料KIC的最优公式选择并无影响,但对材料的断裂韧性及抗弯强度有不同程度的影响,亚微米第二相增强微米基体的材料综合力学性能最佳;TiN的加入使Al2O3-TiC基体材料的断裂韧性有所增加;在较小的压痕载荷下计算出的材料的断裂韧性值更接近实际;在用不同的公式计算同一材料的断裂韧性值时,断裂韧性值与压痕载荷之间有相似的关系曲线。

温度和环境对2维C/(SiC–BxC)n断裂韧性的影响

采用单边切口梁法研究了二维碳纤维增强碳化硼–碳化硅复合材料(2D C/(SiC–BxC)n)在空气和真空两种环境下断裂韧性与温度的关系,用扫描电镜观察断口微观形貌。结果表明:真空中2D C/(SiC–BxC)n复合材料的断裂韧性随温度升高而降低,室温下界面结合弱,残余热应力大,易发生纤维桥接裂纹,断裂韧性高;高温下相反。在空气中随温度升高断裂韧性增加,700℃达到最大值,尔后随温度升高而降低,这与生成的B2O3和SiO2.B2O3固溶体会封填裂纹以及碳相的氧化有关。

陶瓷断裂韧性测试方法准确性和简便性比较分析

陶瓷是一种典型的脆性材料,如何能准确测量其断裂韧性是与陶瓷材料设计、制备和服役安全密切相关的一个研究重点。目前陶瓷断裂韧性测试方法有10余种,根据引发或诱导裂纹产生方式可分为压痕法、切口梁法、预裂纹梁法和其他方法。针对既能保障陶瓷断裂韧性测量结果的准确性,又能满足工程试验操作简便性的要求,综述了常用的压痕法、切口梁法、预裂纹梁法等3类测试方法的特点,结合所提出的新方法,对所述陶瓷断裂韧性测试方法的难点、优缺点及适用范围提出了几点建议。